3D-печать сделает производство безотходным

Одним из главных ноу-хау начала XXI века справедливо считают 3D-печать. Ученые научились создавать трехмерные модели чего угодно, вплоть до еды и кровеносных сосудов.

Одним из главных ноу-хау начала XXI века справедливо считают 3D-печать. Ученые научились создавать трехмерные модели чего угодно, вплоть до еды и кровеносных сосудов. Пока такая технология является довольно дорогостоящим удовольствием, но фактом остается то, что человечество сделало огромный технический прорыв в будущее. Фраза «машины, печатающие машины» перестает восприниматься как что-то фантастическое, ведь уже сегодня 3D-принтеру под силу напечатать 3D-принтер.

Мало кто сегодня не слышал о 3D-принтерах, но не все знают, что новая технология печати начала зарождаться еще в 1980-х годах. Идея печати трехмерных объектов принадлежит инженеру Чаку Холлу. В 1984 г. компания Charles Hull разработала технологию трёхмерной печати — стереолитографию. Позже разработками в области 3D-печати занимались компании 3D Systems и Scott Grump, которые соответственно разработали домашний 3D-принтер и моделирование плавлеными осаждениями. В 1993 году на рынок вышла фирма Solidscape, выпускающая струйные принтеры, которым под силу «печатать» небольшие детали, сообщают Экономические Известия.

Но, все же, расцвет 3D-печати начался в 21 веке вместе с появлением в 2005 г. принтера, печатающего трехмерные цветные фигуры. А через два года появилось устройство, которое смогло воссоздать 50% собственных деталей. Возможности 3D-принтеров огромны, чаще всего их используют в таких областях, как архитектура, машиностроения, медицина и кино. Стоит отметить, что в США запрещено распространять информацию о возможностях 3D-печати оружия.

3D-принтер — устройство, использующее метод послойного нанесения расходных материалов на основе созданной компьютерной 3D-модели. Сегодня ученые в качестве расходных материалов чаще всего используют фотополимерные смолы, пластиковые нити, керамический порошок и металлоглину. Основное преимущество 3D-печати в том, что она не требует участия человека: исключается потребность в чертежах и расчетах для изготовления чего-либо. С помощью программы можно посмотреть на готовый объект со всех ракурсов, увидеть реальный размер, пропорции, а также еще на стадии моделирования исправить недостатки и подкорректировать.

Процесс печати выглядит следующим образом. Печатающая головка расположена на координатной системе станка. Головка двигается по координатам Х и Y, выдавливая из сопла определенный материал. Во время нанесения второго слоя изменяется координата Z при помощи опускания платформы или поднятия головки. 3D-принтеры разделяются на подвиды в зависимости от того, как двигается печатающая головка, как подается материал, осуществляется ли подогрев рабочей поверхности, а также есть ли возможность печатать сразу несколькими материалами.

По способу использования можно выделить такие виды 3D-принтеров:

— принтеры потребительского класса (используются, в основном, дизайнерами и художниками; управление не требует особых умений; «печатает» пластиком PLA и ABS; стоит $500-3500),

— персональные 3D-принтеры (пользуются спросом у представителей малого бизнеса; с помощью этого устройства делают высокоточные изделия; стоимость колеблется в районе $7-40 тыс.),

— профессиональный тип (громоздкой аппарат, являющийся универсальным 3D-принтером, способным удовлетворить многие запросы компаний и организаций; стоит от $30-750 тыс.),

— производственный класс (используются компаниями, которые занимаются производством высокоточных деталей в большом объеме; есть возможность смены профиля производства; цена: $0,3-1 млн.).

Печатать можно не только твердые объекты. В 2014 г. в Лондоне на выставке, посвященной 3D-принтерам, дизайнеры представили лицевые протезы. Силиконовые уши, носы, кожа на первый взгляд ничем не отличались от обычных. Процедура изготовления таких протезов намного легче обычного протезирования: человека фотографируют, создают на компьютере модель необходимой части тела и распечатывают. Схожим образом уже сегодня «печатаю» кости и зубы.

3D-печать проникла даже в область одежды. Уже сейчас каждый желающий может купить индивидуальные бутсы Nike, созданные с помощью 3D-принтера на основе сканирования ног покупателя. Астрономы NASA благодаря трехмерной печати создали проект лунной базы. Для построения сооружения на Луне, астрономы будут «печатать» все элементы прямо на месте.

Среди самых выдающихся возможностей 3D-принтеров можно выделить также кулинарные способности этих устройств. Первый кондитерский принтер был создан американским ученым из Массачусетского Университета. В пищевых принтерах картриджи заменены на тонеры с пищевыми ингредиентами. Человеку необходимо выбрать понравившийся рецепт, а затем нажать кнопку «Старт». После этого принтер начнет постепенное наложение слоев выбранной Вами еды. Так что 3D-принтер можно по праву назвать и «скатертью самобранкой» 21-го века.

Среди основных преимуществ 3D-печати можно выделить: безотходность производства, создание сложных внутренних структур объекта и возможность совмещать различные материалы. Пока эти устройства заняли нишу прототипирования. Но перспективы использования 3D-принтеров огромны и одновременно пугающие: что будет, если устройства смогут изготавливать абсолютно все, что нужно человеку, а также воспроизводить самих себя? Хорошо, что с помощью новых устройств можно печатать протезы, детали самолетов, еду, посуду и расходные материалы. Плохо то, что контроль за 3D-печатью тяжело осуществлять. Стоит приобрести качественный принтер, и можно печатать дома все, что угодно, вплоть до оружия.

В Украине трехмерная печать только зарождается. На данном этапе 3D-принтеры пользуются популярностью в различных инженерных компаниях. Более дешевые принтеры стали популярны среди украинских дизайнеров, «печатающих» сувенирную продукцию, украшения, архитектурные макеты, инженерные и технические модели. Самый дешевый любительский 3D-принтер начального уровня в Украине можно купить за 10 тыс. грн. Стоимость пластиковых нитей для заправки этого принтера составляет 390 грн. за моток.

В апреле 2015 г. украинский стартап Kwambio создал 3D-принтер UNIQUE One стоимостью $1000. Это устройство имеет закрытый корпус и 3D-интерфейс, что позволяет отслеживать процесс печати с помощью голограммы. Разработчики уверяют, что украинский UNIQUE One печатает со скоростью 300 мм в секунду. Пока данная украинская разработка не поступила в продажу. Серийное производство этих принтеров стартует осенью 2015 г.

Интерес к 3D-печати в Украине постоянно растет, подтверждением чему является и конференция «3D Рrint Сonference Kiev», запланированная на сентябрь 2015 г. Данное мероприятие будет включать в себя 3D-печать наибольшего герба за всю историю независимой Украины, который войдет в книгу рекордов страны. Размеры герба составят 120 см в высоту и 72 см в ширину.

3D-принтеры будут дешеветь, что сделает трехмерную печать более доступной для разных стран. Эти устройства ожидает еще ряд усовершенствований, ведь пока они больше похожи на самодельные, чем на заводские. Несомненным остается то, что 3D-печать способна кардинально изменить мир: и политическую, и экономическую, и культурную отрасль. Будущее покажет, на благо ли будут использоваться уникальные способности трехмерной печати.